Effect of GnRH analogs on the metastasis of human breast cancer cells in vitro and in vivo

Das Mammakarzinom zählt zu den Tumorerkrankungen mit einem sehr starken Metastasierungsverhalten, wobei der Knochen als einer der Hauptangriffsorte für Metastasen gilt. Da 50 % der humanen Mammakarzinome eine Expression von GnRH Analoga aufweisen, ist eine direkte Rezeptor-vermittelte Therapie mit GnRH Analoga in diesen Karzinomzellen von großer Bedeutung. Es wurde gezeigt, dass GnRH Analoga in der Lage sind die Knochen-gerichtete Invasion von Mammakarzinomzellen in vitro zu hemmen. Die molekularen Mechanismen dieses Effekts sind jedoch weitgehend ungeklärt und wurden im Rahmen dieser Arbeit untersucht. Des Weiteren wurden die Wirkungen von GnRH Analoga auf die Metastasierung des Mammakarzinoms in vivo analysiert.Es konnte gezeigt werden, dass während der Kokultur von MCF-7 oder MDA-MB-231 Zellen mit Osteoblasten-ähnlichen Zellen eine Regulation bestimmter Metastasierungs-assoziierter Gene stattfindet. GnRH Analoga besitzen jedoch keinen Einfluss auf die veränderte Expression dieser Gene. Ein sehr deutlicher Effekt wurde im Bezug auf Faktoren des Knochenstoffwechsels erzielt. In HCC-70 Zellen, die sich als RANKL-positiv erwiesen, wurde während der Kokultur mit humanen Osteoblasten eine Regulation des RANKL/OPG-Systems ermittelt, die eine gesteigerte Knochenresorption zur Folge hat. Der Expressionsanstieg von RANKL während der Kokultur konnte durch Triptorelin (GnRH-I Agonist) inhibiert werden.In vivo wurden deutliche wachstumsinhibierende und antimetastatische Effekte von GnRH Analoga ermittelt. Im Knochen wurde die Metastasierung von MDA-MB-435 Zellen durch GnRH-I und GnRH-II Analoga signifikant gehemmt. Auch in der Lunge sowie im Bezug auf die Metastasierung von MDA-MB-231 Zellen zeigten sich tendenzielle Effekte.Breast cancer is one of the tumor diseases with a very strong metastasis behavior, with the bone as one of the main target sites. Since 50 % of human breast cancers express GnRH receptors, a direct receptor-mediated therapy with GnRH analogs is of great importance in these cancer cells. It has been shown that GnRH analogs are capable to inhibit bone-directed invasion of breast cancer cells in vitro. Up to now the molecular mechanisms are still remained unanswered and were analyzed in the context of this study.We could show that specific metastasis-associated genes are regulated during the coculture of MCF-7 or MDA-MB-231 cells with osteoblast-like cells. However, GnRH analogs have no effect on the altered expression of these genes. A significant effect was achieved regarding factors of bone metabolism. In HCC-70 cells, which proved to be positive for RANKL, we investigated the regulation of the RANKL/OPG system involving an increase in bone resorption. The increased expression of RANKL during coculture was inhibited by triptorelin (GnRH-I agonist).Significant growth inhibitory and antimetastatic effects of GnRH analogs have been determined in vivo. In bone, the metastasis of MDA-MB-435 cells was significantly inhibited by GnRH-I and GnRH-II analogs. Additional we could show trend effects in the lung and also in relation to the metastasis of MDA-MB-231 cells.The analysis of this study contribute to clarify possible molecular mechanisms during the formation of bone metastases and show the potential of GnRH analogs for a specific therapy. In particular, the determined antimetastatic in vivo effects are very important for the endocrine therapy of metastatic breast cancer